Цитотоксичният ефект на гемцитабин се дължи на инхибиране на ДНК синтеза посредством два механизма на действие чрез dFdCDP и dFdCTP.
Acţiunea citotoxică a gemcitabinei pare să se datoreze inhibării sintezei ADN– ului, prin dubla acţiune a dFdCDP şi a dFdCTP.